1975年,中國登山隊成功登頂珠峰并第一次將測量覘標在珠峰立起來;同年,我國最大的地熱電站西藏羊八井電站成功發電;當年11月,我國成功發射第一顆返回式衛星……日月相推而明生焉。時間流轉45年,同樣的空間里有了新跨越:2020年,中國登山隊再次站在珠峰之巔并第一次使用北斗系統進行測量;我國海拔最高的電力北斗基站在西藏那曲建成;我國北斗三號系統正式組網!
一切過往,皆為序章。如今,天上北斗組網,地上電網相聯,面向未來,電網+北斗將怎樣實現新跨越?
出發點:北斗“觸電”,關鍵1秒不再受制于人
1秒鐘有多短?仿佛一眨眼就過去了。不過,對電網等特殊行業來說,差了這一秒,那可真是“失之毫厘,謬以千里”:并網、排障等等,都需要使用精密時間,1秒鐘的誤差甚至可能導致大規模的停電,進而造成更大的損失。
1977年美國紐約大停電,整個紐約市1616家商店在黑暗中被搶劫或破壞,發生了1037起火災,警察逮捕了3776人,而實際參與非法行為的總人數還要更多。今年,美國加州大停電等國外停電事故也對當地造成非常大的影響。電力系統的穩定對于安全形勢來說至關重要。而電力系統是與時間密切相關的,電力傳輸時間同步涉及國家經濟民生安全,掌握授時的自主權勢在必行。
“就像打仗一樣,‘5分鐘以后開始總攻’這類精確指令的前提是所有參戰人員的時間基準必須保持一致。”國網信通產業集團思極位置公司運營副總監傅寧說。現在,電網通過使用北斗系統的授時功能實現全網時間基準統一,保障電網安全穩定運行。
舉例來說,如果某變電站監測的終端設備時間基準不一致,故障發生時就難以判斷引發點。只有在同一時間基準下,人們才能判斷出是哪個點先發生故障的,并采取科學的處置措施。這里,北斗可以作為故障定位、判別的一種手段。
傅寧是較早與北斗接觸的電網人,早在10年前,他就開始研究北斗授時相關的課題。他介紹說,電網對北斗最直接的應用就是授時。電網等特殊行業如果不掌握授時的自主權,就容易“受制于人”。而北斗是我國自主研發的衛星導航系統,從安全穩定運行上來說,是建設能源互聯網的重要時空基礎。正因如此,北斗正式對外提供服務非常振奮人心。
要擺脫受制于人的局面,就要把科技自主權、發展主動權牢牢掌握在自己手中。電網+北斗,有著奮勇向前的清晰目標。
突破點:1000個漢字傳輸,實現“人無我有 人有我優”
北斗有一項區別于其他衛星導航系統的功能,即短報文功能。這項基于“雙星定位”的功能可以在“沒有信號的地方”實現快捷的數據傳輸。
回溯北斗的建設過程,更能體會這“人無我有”來之不易。現在,世界正經歷百年未有之大變局,我國發展面臨的國內外環境發生深刻復雜變化。美國對我國高科技企業實行“長臂管轄”,更凸顯加快提升科技創新能力的重要性和緊迫性。
形勢逼人,挑戰逼人,使命逼人。
在創新這一時代重大命題前,作為實施國家重大科技創新戰略的骨干力量和國家隊,央企怎么做?國家電網有限公司作為特大型骨干央企,展現出了國網擔當:從國家急迫需要和長遠需求出發,真正致力于解決實際問題。
北斗系統建成后的一個重要問題就是應用。解題的必由之路是深入到各行各業,更加開放、更加融合,帶來新的更多的模式、業態和經濟增長點。“一個新技術的引進,難免會對原有的一些模式產生影響,國家電網公司非常有魄力地大范圍開展了北斗應用。”傅寧說。
基礎研究和應用研究需要相互促進,科研創新需要實際應用來承載、驗證、發展。有魄力,有擔當,才能實現“人無我有,人有我優”的超越。北斗技術也不例外。電網+北斗,正在應用攻關中不斷融合創新,創造更多價值。
“現在大家越來越多地習慣了說‘+北斗’。”傅寧說,“加號從后變到前,意義也轉變了。從手機定位到共享單車……‘+北斗’就是把北斗當成真正融入我們每個人生活中的技術手段。”
北斗也真正融入了電網業務中,并助力提質增效。舉例來說,隨著技術進步,北斗短報文將傳輸1000個漢字。漢字信息量大,一條短報文基本上就能抄送回電表數據。在甘肅、寧夏、陜西、青海以及浙江等地一些偏遠山區,北斗短報文已被用于用電信息采集。在基建、安監、運檢等領域,電網正通過融合創新發揮北斗定位功能的作用。給大型塔吊安裝北斗定位裝置,了解其運行范圍,并據此設置電子圍欄警示“闖入者”,可減少人身安全事故的發生;監測地質環境,預警山體滑坡等自然災害,可幫助相關人員提前應對,提高變電站、線路等電力設施的本體安全性;為無人機巡檢提供高精度定位服務,可讓無人機按線路飛行巡檢,節省寶貴的人力……
但北斗在電力領域并不是“拿來就能用”。“需要做相應的適配。”傅寧說,“電網有自己的特色,比如在復雜電磁環境、高電壓等級的場景中,相關的終端要滿足電磁防護的要求,這就需要融合創新。”即使是最直接應用的授時功能,也在應用中展示出創新突破的成果。傅寧介紹了電力北斗精準時空服務網里的接收機,其傳統應用只是用來定位,現在則加裝了授時模塊:“這是其他行業原來沒有的應用。電網把授時跟定位結合在一起,也是創新。”
以創新引領,由創新驅動。在兩化融合的過程中,電網+北斗促成了不同類型終端的研發,這些終端適配于不同的電網業務領域、應用場景,見證著產業的變革發展和新模式、業態的誕生。
制高點:“電網+北斗+5G”,下好“先手棋”
電網+北斗,是進行時,也是未來時。著眼未來,下好創新“先手棋”,搶占科技競爭和未來發展制高點至關重要。
作為親歷者,對于北斗在電力領域的應用,傅寧說今年最大的感受是得到了更多的支持。國家電網公司大力支持北斗應用,在基礎設施建設、終端設備等多方面加大了推廣力度。建設電力北斗地基增強系統是國家電網“數字新基建”十大重點任務之一,是國家電網推進北斗在電力行業全方位應用的具體體現。從“世界屋脊”到“中國冷極”,電力北斗基準站正陸續在全國各地建成投運。覆蓋全網區域、作為位置參考的一個個電力北斗基準站,未來將是能源互聯網的一個基礎環節。傅寧透露,利用北斗技術的時頻網也在構建中。在電力調度領域,統一時頻網能實現全網系統納秒級時間同步,再與5G相融合,可實現電力調度實時可控。隨著含有5G基站、數據中心站、北斗基準站等設施的“多站融合”項目等加快建設,“電網+北斗”的融合創新成果將有望外延至電力、能源以外的行業。
同時,順應終端設備輕量型、小型化、低功耗的趨勢,依托國家電網較為完整的產業鏈條,與北斗應用適配的各種終端的深度集成將是下一步創新研發的一個方向。“把終端輕量化為一個模組,跟現有的一些電力設施結合起來應用;甚至演變成芯片,直接嵌入到現有的電力設施里去……電子元器件一旦固化為芯片了,推廣的力度可能就會更大。這是更長遠的發展,會形成整體上的創新。”傅寧說